Подбор сечения стержня сквозной колонны и проверка ее несущей способности. Усилие в решетке сквозного стержня от воздействия условной поперечной силы.
В сквозных колоннах расстояние между ветвями назначается так, чтобы сечение получилось равноустойчивым. Сквозные колонны обычно проектируют из двух швеллеров, расположенных полками внутрь. Сечение из швеллеров полками наружу хуже, так как увеличивается расход металла на планки. Если площадь швеллеров оказывается недостаточной, сечение компонуют из двутавров.
Сечение из четырех уголков применяют для очень легких и высоких колонн.
Подбор:
сначала подбирается стержень относительно
сплошной оси(х-х). Задаемся гибкостью
.
(70-90). Определяем требуемую площадь
сечения и радиус инерции:
По
значениям
и
принимаем сечение колонны – профиль,
и проверяем сечение относительно оси
х-х.
Дальнейший подбор сечения ведем по оси у-у: Задаемся значением (30-40).
Определяем требуемую гибкость относительно свободной осиy-y:
Полученной гибкости соответствует радиус инерции:
Требуемое
расстояние между ветвями определяется
в зависимости от типа сечения. Пользуясь
таблицей приведенных радиусов инерции
находим
а затем вычисляем радиус инерции
относительно оси у-у, после чего найдем
,
Проверяем устойчивость колонны относительно свободной оси y-y:
Решетка составных сквозных стержней работает на поперечную силу в момент потери общей устойчивости стержня.
Условная поперечная сила:
Условная поперечная сила, приходящаяся на планки одной грани; изгибающий момент и перерезывающая сила в месте прикрепления планки, соответственно:
расстояние
между ветвями
Расчет сварных швов, прикрепляющих планки к ветвям сквозной колонны. Особенности расчета раскосной решетки сквозного стержня. Конструктивные требования.
Принимаем соединение ветвей колонны планками. Планки устанавливаются при гибкости ветви λ=30...40
1)Принимаем
гибкость ветви
и радиус инерции
2)Определяем
расстояние между осями планок ветвями:
3)
- просвет между ветвями
Где:
принятое ранее расстояние между осями
ветвей -
ширина
полки двутавра -
4)
Определяем требуемую длину соединительной
планки:
5)
Определяем высоту планки из условия
(
;
).
6) Планки рассчитываем на условную поперечную силу:
Условная поперечная сила, приходящаяся на планки одной грани; изгибающий момент и перерезывающая сила в месте прикрепления планки, соответственно:
Планки
прикрепляем к ветвям колонны
полуавтоматической электросваркой
угловыми швами сварочной проволокой
СВ-10ГА с катетом шва
.
Прочность планок больше прочности сварных швов, поэтому проверяем только прочность сварных швов!!!
9)Определяем площадь сечения и момент сопротивления сварных швов:
Принимаем
для полуавтоматической сварки в
положении "нижнее"
.
10)Вычисляем
площадь сварного шва (
)
и момент сопротивления сварного шва
(
)
11)Определяем
напряжения в шве:
;
12)Принимаем расчетное сопротивление сварного шва по металлу шва:
-расчетные
сопротивления сварных соединений для
условного среза взятое по металлу шва
-коэффициент
условий работы шва
13)Равнодействующее напряжение: ;
14)Проверяем
прочность шва:
<
-условие прочности сварного шва на
условный срез при расчёте по металлу
шва
Особенности расчёта раскосной решетки сквозного стержня:
Безраскосный тип решетки применяется в тех случаях когда гибкость ветви λ>40
В элементах соединительной решетки возникают усилия от поперечной силы и, кроме того, при некоторых схемах решетки появляются дополнительные усилия от обжатия ветвей продольной силой.
Усилие в раскосе от поперечной силы можно определить непосредственно
из
условия равновесия:
,
где n- количество раскосов, участвующих в восприятии поперечной силы; альфа - угол между раскосом и поясом; бета - угол между плоскостью рабочей грани и направлением поперечной силы. Применительно к четырех- и трехгранным стержням формулы для их определения будут иметь вид соответственно:
При проектировании гибкой крестовой решетки(обеспечиваем несущую способность раст-х раскосов) работа сжатых раскосов не учитывается -они указаны пунктиром.(см. рис.6.28.б)
Влияние обжатия ветвей продольной силой на напряженное состояние решетки зависит от ее схемы. При простой треугольной решетке (рис.6.29, а) обжатие стержня приводит к повороту раскосов, который сопровождается раздвижкой ветвей. Изгиб раскосов и особенно ветвей при такой раздвижке имеет ничтожно малую величину, поэтому можно считать, что раздвижка протекает свободно и дополнительные усилия от обжатия не возникают.
Иное дело треугольная решетка с распорками (рис.6.29, б). Распорки препятствуют раздвижке ветвей, что приводит к изгибу последних. При этом в распорках появляются растягивающие усилия, а в раскосах - сжимающие.
Наиболее сильно эффект обжатия проявляется в стержнях с крестовой решеткой (рис.6.29,в). Знаки усилий остаются прежними: распорки, сопротивляясь раздвижке, работают на растяжение, а раскосы - на сжатие, но эти усилия заметно возрастают по сравнению с треугольной с распорками решеткой.
